นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรทดสอบต้นแบบบอลลูนวีนัสในทะเลทรายแบล็กร็อคของรัฐเนวาดาในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2565 ยานขนาดเล็กลงนี้ประสบความสำเร็จในการบินทดสอบเบื้องต้น 2 เที่ยวบิน

ด้วยความร้อนระอุและแรงกดดันมหาศาล พื้นผิวของดาวศุกร์จึงเต็มไปด้วยอันตรายและโหดร้าย อันที่จริง ยานสำรวจที่ลงจอดบนดาวศุกร์นั้นใช้เวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงเท่านั้น แต่อาจมีอีกวิธีหนึ่งในการสำรวจโลกที่อันตรายและน่าหลงใหลนี้ ซึ่งอยู่นอกเหนือวงโคจรของดาวเคราะห์ นั่นก็คือบอลลูน ห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนไอพ่น (JPL) ของนาซาในเมืองพาซาดีนา รัฐแคลิฟอร์เนีย รายงานเมื่อวันที่ 10 ตุลาคม 2565 ว่าบอลลูนหุ่นยนต์ลอยฟ้า ซึ่งเป็นหนึ่งในแนวคิดหุ่นยนต์ลอยฟ้าของนาซา ได้ประสบความสำเร็จในการบินทดสอบสองครั้งเหนือรัฐเนวาดา

นักวิจัยใช้ต้นแบบการทดสอบ ซึ่งเป็นบอลลูนรุ่นย่อส่วนที่สามารถลอยผ่านเมฆหนาทึบของดาวศุกร์ได้ในอนาคต

ต้นแบบการบินทดสอบบอลลูนวีนัสครั้งแรก

Venus Aerobot ที่วางแผนไว้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 40 ฟุต (12 เมตร) ซึ่งมีขนาดประมาณ 2/3 ของต้นแบบ

ทีมนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรจาก JPL และ Near Space Corporation ในเมืองทิลลามุก รัฐโอเรกอน ได้ทำการทดสอบการบินครั้งนี้ ความสำเร็จของพวกเขาชี้ให้เห็นว่าบอลลูนบนดาวศุกร์น่าจะสามารถอยู่รอดได้ในชั้นบรรยากาศหนาแน่นของดาวเพื่อนบ้านดวงนี้ บนดาวศุกร์ บอลลูนจะบินที่ระดับความสูง 55 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว เพื่อให้สอดคล้องกับอุณหภูมิและความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ในการทดสอบ ทีมงานจึงได้ยกบอลลูนทดสอบขึ้นสู่ระดับความสูง 1 กิโลเมตร

บอลลูนมีพฤติกรรมตามที่ออกแบบไว้ทุกประการ จาค็อบ อิซราเอเลวิตซ์ หัวหน้านักวิจัยของ JPL Flight Test ผู้เชี่ยวชาญด้านหุ่นยนต์ กล่าวว่า “เรามีความยินดีเป็นอย่างยิ่งกับประสิทธิภาพของต้นแบบ มันถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศ แสดงให้เห็นถึงการควบคุมระดับความสูง และเราทำให้มันกลับมาอยู่ในสภาพที่ดีหลังจากการบินทั้งสองครั้ง เราได้บันทึกข้อมูลอย่างครอบคลุมจากการบินเหล่านี้ และตั้งตารอที่จะนำมาใช้เพื่อปรับปรุงแบบจำลองการจำลองของเราก่อนที่จะสำรวจดาวเคราะห์ดวงอื่นของเรา

พอล เบิร์น จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันในเซนต์หลุยส์ และผู้ร่วมงานด้านวิทยาศาสตร์หุ่นยนต์อวกาศ กล่าวเสริมว่า “ความสำเร็จของเที่ยวบินทดสอบเหล่านี้มีความหมายกับเรามาก เราได้แสดงให้เห็นถึงเทคโนโลยีที่จำเป็นต่อการสำรวจเมฆบนดาวศุกร์ได้สำเร็จ การทดสอบเหล่านี้วางรากฐานสำหรับวิธีที่เราจะสามารถสำรวจพื้นผิวอันเลวร้ายของดาวศุกร์ด้วยหุ่นยนต์ในระยะยาวได้”

การเดินทางในสายลมดาวศุกร์

แล้วทำไมต้องใช้บอลลูนล่ะ? นาซาต้องการศึกษาบริเวณชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ที่ต่ำเกินกว่าที่ยานโคจรจะวิเคราะห์ได้ ต่างจากยานลงจอดที่ระเบิดภายในไม่กี่ชั่วโมง บอลลูนสามารถลอยตามลมได้นานหลายสัปดาห์หรือหลายเดือน โดยลอยจากตะวันออกไปตะวันตก นอกจากนี้ บอลลูนยังสามารถเปลี่ยนระดับความสูงได้ระหว่าง 171,000 ถึง 203,000 ฟุต (52 ถึง 62 กิโลเมตร) เหนือพื้นผิว

อย่างไรก็ตาม หุ่นยนต์บินไม่ได้อยู่โดดเดี่ยวเพียงลำพัง มันทำงานร่วมกับยานโคจรรอบดาวศุกร์เหนือชั้นบรรยากาศ นอกจากการทำการทดลองทางวิทยาศาสตร์แล้ว บอลลูนยังทำหน้าที่เป็นตัวถ่ายทอดการสื่อสารกับยานโคจรรอบดาวศุกร์อีกด้วย

ลูกโป่งในลูกโป่ง

ต้นแบบนี้โดยพื้นฐานแล้วคือ "ลูกโป่งในลูกโป่ง" นักวิจัยกล่าว อัดแรงดันฮีเลียมเติมถังเก็บก๊าซแข็งภายใน ในขณะเดียวกัน บอลลูนฮีเลียมแบบยืดหยุ่นด้านนอกก็สามารถขยายและหดตัวได้ บอลลูนยังสามารถลอยขึ้นหรือลงได้สูง ซึ่งทำได้ด้วยความช่วยเหลือของฮีเลียมช่องระบายอากาศ หากทีมภารกิจต้องการยกบอลลูนขึ้น พวกเขาจะระบายฮีเลียมจากถังเก็บด้านในไปยังบอลลูนด้านนอก เพื่อนำบอลลูนกลับเข้าที่ฮีเลียมถูกระบายกลับเข้าไปในอ่างเก็บน้ำ ซึ่งทำให้ลูกโป่งด้านนอกหดตัวและสูญเสียแรงลอยตัวบางส่วน

สภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน

ที่ระดับความสูงที่วางแผนไว้ที่ 55 กิโลเมตรเหนือพื้นผิวดาวศุกร์ อุณหภูมิไม่ได้เลวร้ายนักและความดันบรรยากาศก็ไม่รุนแรงนัก แต่ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ส่วนนี้ยังคงค่อนข้างรุนแรง เนื่องจากเมฆเต็มไปด้วยหยดกรดซัลฟิวริก เพื่อช่วยต้านทานสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนนี้ วิศวกรจึงสร้างบอลลูนขึ้นจากวัสดุหลายชั้น วัสดุนี้ประกอบด้วยการเคลือบป้องกันกรด การชุบโลหะเพื่อลดความร้อนจากแสงอาทิตย์ และชั้นในที่ยังคงแข็งแรงพอที่จะรองรับเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ แม้แต่ซีลก็ยังทนทานต่อกรด การทดสอบการบินแสดงให้เห็นว่าวัสดุและโครงสร้างของบอลลูนน่าจะใช้งานได้ดีบนดาวศุกร์เช่นกัน วัสดุที่ใช้เพื่อความอยู่รอดของดาวศุกร์นั้นค่อนข้างยากในการผลิต และความทนทานในการใช้งานที่เราได้แสดงให้เห็นในการปล่อยและการกู้คืนที่เนวาดา ทำให้เรามั่นใจในความน่าเชื่อถือของบอลลูนของเราบนดาวศุกร์

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรบางคนได้เสนอให้ใช้บอลลูนเพื่อสำรวจดาวศุกร์ ซึ่งอาจจะเป็นจริงในเร็วๆ นี้ ภาพจาก NASA

วิทยาศาสตร์ในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์

นักวิทยาศาสตร์จัดเตรียมบอลลูนสำหรับการสำรวจทางวิทยาศาสตร์ที่หลากหลาย ซึ่งรวมถึงการค้นหาคลื่นเสียงในชั้นบรรยากาศที่เกิดจากแผ่นดินไหวบนดาวศุกร์ การวิเคราะห์ที่น่าตื่นเต้นที่สุดอย่างหนึ่งคือองค์ประกอบของชั้นบรรยากาศเองคาร์บอนไดออกไซด์ประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ของชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ ก่อให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกที่รุนแรงจนทำให้ดาวศุกร์กลายเป็นเหมือนนรกบนพื้นผิว การวิเคราะห์ใหม่นี้อาจให้เบาะแสสำคัญเกี่ยวกับสาเหตุที่แท้จริงของเหตุการณ์นี้ อันที่จริง นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าในยุคแรกๆ ดาวศุกร์เคยมีลักษณะคล้ายโลกมากกว่า แล้วเกิดอะไรขึ้น?

แน่นอนว่า นับตั้งแต่นักวิทยาศาสตร์รายงานการค้นพบฟอสฟีนในชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ในปี 2020 คำถามเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตในเมฆของดาวศุกร์ก็กลับมาได้รับความสนใจอีกครั้ง ต้นกำเนิดของฟอสฟีนยังไม่สามารถสรุปได้ และบางการศึกษาก็ยังคงตั้งคำถามถึงการมีอยู่ของมัน แต่ภารกิจบอลลูนเช่นนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการวิเคราะห์เมฆในเชิงลึก และอาจรวมถึงการระบุจุลินทรีย์โดยตรงด้วย ภารกิจบอลลูนเช่นนี้อาจช่วยไขความลับที่น่าสับสนและท้าทายที่สุดบางส่วนได้